항복전압(breakdown voltage)
다이오드는 순방향일때는 전류가 흐르고, 역방향일때는 전류가 흐르지 않습니다.
하지만 역전압을 계속 올리면 어느순간에 갑자기 전류가 흐르게 되는데 이때
전압을 항복전압이라 합니다.
순방향 바이어스 상태에서 인가 전압이 장벽전압(실리콘의 경우 0.7V)보다
낮을 때는 전류가 거의 흐르지 않는다. 그러나 순방향 전압이 장벽전압 Vt에
도달하면 전류가 흐르기 시작하여 그 이상으로 증가하면 전류는 급격하게 증가한다.
역방향 바이어스 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않고 매우 작은 역방향
누설 전류만 흐른다(항복현상) 이때의 전압을 항복전압(breakdown voltage).
이 때 전류를 제한하지 않으면 다이오드는 타버리므로 이 전압이 다이오드로서
사용할 수 있는 한계가된다.
불순물의 농도를 자유롭게 조정할 수 있으므로 항복전압은 다이오드의 종류에 따라
10V~1000V 정도까지 다양하게 변화한다
http://blog.naver.com/josm3123/140024487848
반도체에서 역방향으로 전압을 걸면 아주 미미한 전류만 흐릅니다.
이전류는 흔히 누설전류(Leakage Current)라 하죠. 이상태에서 전압을 점점 올려주면 어느순간에 전류가 급격히 흐르는 지점이 발생합니다. 이때전압을 항복전압이라 합니다.
이러한 항복현상을 일으키는 요인은 2가지입니다.
하나는 애버런치효과이과 또하나는 제너효과(또는 터널효과)라 하는데 애버런치 효과는 흔히 전자사태라고 하여 눈사태로 비유합니다 즉 역전압을 높이면 PN접합의 공핍층은 점점 넓어지는데. 이때 서로 상태편에 있는 몇몇 전자,정공이
넘어오면서 주변에 있는 전자,정공을 같이 붙들어(마치 물귀신같죠..) 넘어오는 현상이죠. 눈사태에서 굴러오는 눈이 주변의 눈과 같이 뭉쳐 커지는 것으로 생각하면 됩니다.
항복전압
☞ 다이오드의 종류 다이오드는 반도체의 가장 기본적인 부품으로 기본 기능은 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 반도체 소자에 관한 것을 말하며 현재는 이의 응용 제품이 많이 나와 있다. 다이오드의 용도는 전원장치에서 교류전류를 직류전류로 바꾸는 정류기로서의 용도, 라디오의 고주파에서 꺼내는 검파용 전류의 ON/OFF를 제어하는 스위칭 용도등, 매우 광범위하게 사용되고 있다. 기호의 의미는 (애노드)
대략적으로 나누어보면,
1. 정류 다이오드: 교류를 직류로 변환할 때 응용
2. 스위칭 다이오드: 고속on/off특성을 스위칭에 응용
3. 정전압(제너)다이오드: 정전압 특성을 전압 안정화에 응용
4. 가변용량 다이오드: 가변 용량 특성을 FM변조 AFC동조에 응용
5. 터널(에사키)다이오드: 음저항 특성을 마이크로파 발진에 응용
6. MES(쇼트키)다이오드: 금속과 반도체의 접촉 특성을 응용
7. 발광(LED)다이오드: 발광 특성을 응용하여 광 센서로 사용
8. 수광(포토)다이오드: 광검출 특성을 응용하여 광 센서로 사용
9. 배리스터 다이오드: 트랜지스터의 출력단의 온도 보상에 사용
(1) 범용 다이오드
가장 기본인 다이오드로 소자에 따라 게르마늄과 실리콘 다이오드로 분류한다. 용도는 검파，정류，스위칭등 대부분의 용도에 사용되며 통상 순방향 전압 강하(항복전압)는 ０.６V 정도로 된다．
(2) 쇼트키 베리어 다이오드
스위칭 속도가 상당히 고속으로 고속 스위칭이나 마이크로파대의 믹서등에 사용되고 있으며 통상 순방향 전압 강하(항복전압)는 ０.２V 정도로 매우 낮은 것이 특징입니다．
(3) 정전압 다이오드(제너 다이오드)
역방향으로 전압을 가했을 경우에 어떤 전압에서 안정하는 성질을 이용하여, 일정한 진압을 얻기 위해 사용한다.
PN접합의 항복 전압(역방향으로 전압을 걸어주면 부도체의 성질을 보이지만 일정 전압 이상이 되면 전류가 흐르게 된다 . 이를 항복 전압이라 한다) 에서 동작특성이 나타나도록 제작된 다이오드로 주로 정전압 용으로 사용된다. PN반도체의 도핑(고의로 미량의 다른 물질을 재료에 첨가하여 그 성질을 개선하는 것) 레벨을 변화시켜서 2 ~ 200 [V]의 항복범위를 갖도록 해당 전압별로 제작된다.
(4) 발광 다이오드 (LED) ,
전류를 순방향으로 흘렸을 때에 발광하는 다이오드이다. 발광 다이오드는 여러 종류가 있으므로 용도에 맞추어 선택할 수 있다. 주로 적색, 녹색이 많지만, 청색을 발광하는 LED도 있다. 발광 다이오드의 극성의 확인 방법은 신품의 경우에는 리드선이 긴 쪽이 애노드, 짧은 쪽이 캐소드이다. 극성이 모르는 경우에는 1.5V의 전지를 접속하여 확인하거나, 테스터를 저항 측정 모드로 해서 확인한다. 테스터로 확인하는 경우에는 저저항 측정 레인지에서 적색과 흑색의 테스터 봉을 LED가 발광하도록 다이오드의 리드에 각각 접속한다 발광하지 않을 경우에는 테스터 봉을 반대로 접속한다.
발광하고 있는 다이오드에 접속하고 있는 흑색의 테스터 봉쪽이 애노드이다. 발광 다이오드의 특이한 사용법으로 정전압을 얻기 위해 사용하는 경우도 있다. 발광 다이오드는 순방향의 전압강하(VF)가 거의 2V로 생각보다 일정하게 유지하고 있다.
(5) 가변용량 다이오드 (배리캡 또는 버랙터)
전압을 역방향으로 가했을 경우에 다이오드가 가지고 있는 캐패시터 용량 (접합용량)이 변화하는 것을 이용하여 전압의 변화에 따라 발진 주파를 변화 시키는 등의 용도에 사용한다. 역방향의 전압을 높이면 접합용량은 작아진다.
(6) 브릿지 다이오드
교류전압을 직류전압으로 바꾸기 위해 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류 (플러스와 마이너스가 교대로 변화하는 전압의 플러스 측 또는 마이너스측 중에서 어느 한 쪽만 사용한다.) 밖에 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합 하면 전파 정류를 할 수 있다. 다이오드 4개를 조합한 것이 다이오드 브리지( Diode bridge )이다.
두번째는 터널효과인데 전위장벽이 높아짐과 동시에 두전위장벽의 벽은 얇아진다고 볼수 있습니다. 이 벽이 얇아지다가 어느순간에 전자,정공이 서로 통과할수 있는 터널과 같은 구멍이 발생한다는 것이죠. 말은 그렇지만 실제 이러한 효과를 제대로 이해하려면 양자역학을 이해해야 합니다.
이러한 현상을 좀더 적극적으로 이용한것이 제너다이오드입니다.
제너다이오드는 PN접합 반도체에 불순물농도를 높여 항복현상이 잘 일어나게 만든 것입니다. 대략 5~6V 전후로 하여 애버런치효과와 터널효과로 나뉩니다.
이러한 항복현상은 단지 반도체에 있어 하나의 현상일뿐 항복현상이 일어난다고 반도체가 파손되는 것은 아닙니다. 항복 전압보다 낮추어 주면 이전처럼 똑같이 정상적인 동작을 하게 됩니다.
참고하세요.
http://blog.naver.com/josm3123/140024488033
상기 사이트는 저의블로그 입니다.
자료실이나 정보실에 가시면 더 많은 자료가 있습니다.
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From Wikipedia, the free encyclopedia
항복전압(breakdown voltage)
다이오드는 순방향일때는 전류가 흐르고, 역방향일때는 전류가 흐르지 않습니다.
하지만 역전압을 계속 올리면 어느순간에 갑자기 전류가 흐르게 되는데 이때
전압을 항복전압이라 합니다.
순방향 바이어스 상태에서 인가 전압이 장벽전압(실리콘의 경우 0.7V)보다
낮을 때는 전류가 거의 흐르지 않는다. 그러나 순방향 전압이 장벽전압 Vt에
도달하면 전류가 흐르기 시작하여 그 이상으로 증가하면 전류는 급격하게 증가한다.
역방향 바이어스 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않고 매우 작은 역방향
누설 전류만 흐른다(항복현상) 이때의 전압을 항복전압(breakdown voltage).
이 때 전류를 제한하지 않으면 다이오드는 타버리므로 이 전압이 다이오드로서
사용할 수 있는 한계가된다.
불순물의 농도를 자유롭게 조정할 수 있으므로 항복전압은 다이오드의 종류에 따라
10V~1000V 정도까지 다양하게 변화한다
http://blog.naver.com/josm3123/140024487848
반도체에서 역방향으로 전압을 걸면 아주 미미한 전류만 흐릅니다.
이전류는 흔히 누설전류(Leakage Current)라 하죠. 이상태에서 전압을 점점 올려주면 어느순간에 전류가 급격히 흐르는 지점이 발생합니다. 이때전압을 항복전압이라 합니다.
이러한 항복현상을 일으키는 요인은 2가지입니다.
하나는 애버런치효과이과 또하나는 제너효과(또는 터널효과)라 하는데 애버런치 효과는 흔히 전자사태라고 하여 눈사태로 비유합니다 즉 역전압을 높이면 PN접합의 공핍층은 점점 넓어지는데. 이때 서로 상태편에 있는 몇몇 전자,정공이
넘어오면서 주변에 있는 전자,정공을 같이 붙들어(마치 물귀신같죠..) 넘어오는 현상이죠. 눈사태에서 굴러오는 눈이 주변의 눈과 같이 뭉쳐 커지는 것으로 생각하면 됩니다.
항복전압
다이오드는 반도체의 가장 기본적인 부품으로 기본 기능은 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 반도체 소자에 관한 것을 말하며 현재는 이의 응용 제품이 많이 나와 있다. 다이오드의 용도는 전원장치에서 교류전류를 직류전류로 바꾸는 정류기로서의 용도, 라디오의 고주파에서 꺼내는 검파용 전류의 ON/OFF를 제어하는 스위칭 용도등, 매우 광범위하게 사용되고 있다. 기호의 의미는 (애노드)
대략적으로 나누어보면,
1. 정류 다이오드: 교류를 직류로 변환할 때 응용
2. 스위칭 다이오드: 고속on/off특성을 스위칭에 응용
3. 정전압(제너)다이오드: 정전압 특성을 전압 안정화에 응용
4. 가변용량 다이오드: 가변 용량 특성을 FM변조 AFC동조에 응용
5. 터널(에사키)다이오드: 음저항 특성을 마이크로파 발진에 응용
6. MES(쇼트키)다이오드: 금속과 반도체의 접촉 특성을 응용
7. 발광(LED)다이오드: 발광 특성을 응용하여 광 센서로 사용
8. 수광(포토)다이오드: 광검출 특성을 응용하여 광 센서로 사용
9. 배리스터 다이오드: 트랜지스터의 출력단의 온도 보상에 사용
(1) 범용 다이오드
가장 기본인 다이오드로 소자에 따라 게르마늄과 실리콘 다이오드로 분류한다. 용도는 검파，정류，스위칭등 대부분의 용도에 사용되며 통상 순방향 전압 강하(항복전압)는 ０.６V 정도로 된다．
(2) 쇼트키 베리어 다이오드
스위칭 속도가 상당히 고속으로 고속 스위칭이나 마이크로파대의 믹서등에 사용되고 있으며 통상 순방향 전압 강하(항복전압)는 ０.２V 정도로 매우 낮은 것이 특징입니다．
(3) 정전압 다이오드(제너 다이오드)
역방향으로 전압을 가했을 경우에 어떤 전압에서 안정하는 성질을 이용하여, 일정한 진압을 얻기 위해 사용한다.
PN접합의 항복 전압(역방향으로 전압을 걸어주면 부도체의 성질을 보이지만 일정 전압 이상이 되면 전류가 흐르게 된다 . 이를 항복 전압이라 한다) 에서 동작특성이 나타나도록 제작된 다이오드로 주로 정전압 용으로 사용된다. PN반도체의 도핑(고의로 미량의 다른 물질을 재료에 첨가하여 그 성질을 개선하는 것) 레벨을 변화시켜서 2 ~ 200 [V]의 항복범위를 갖도록 해당 전압별로 제작된다.
(4) 발광 다이오드 (LED)
전류를 순방향으로 흘렸을 때에 발광하는 다이오드이다. 발광 다이오드는 여러 종류가 있으므로 용도에 맞추어 선택할 수 있다. 주로 적색, 녹색이 많지만, 청색을 발광하는 LED도 있다. 발광 다이오드의 극성의 확인 방법은 신품의 경우에는 리드선이 긴 쪽이 애노드, 짧은 쪽이 캐소드이다. 극성이 모르는 경우에는 1.5V의 전지를 접속하여 확인하거나, 테스터를 저항 측정 모드로 해서 확인한다. 테스터로 확인하는 경우에는 저저항 측정 레인지에서 적색과 흑색의 테스터 봉을 LED가 발광하도록 다이오드의 리드에 각각 접속한다 발광하지 않을 경우에는 테스터 봉을 반대로 접속한다.
발광하고 있는 다이오드에 접속하고 있는 흑색의 테스터 봉쪽이 애노드이다. 발광 다이오드의 특이한 사용법으로 정전압을 얻기 위해 사용하는 경우도 있다. 발광 다이오드는 순방향의 전압강하(VF)가 거의 2V로 생각보다 일정하게 유지하고 있다.
(5) 가변용량 다이오드 (배리캡 또는 버랙터)
전압을 역방향으로 가했을 경우에 다이오드가 가지고 있는 캐패시터 용량 (접합용량)이 변화하는 것을 이용하여 전압의 변화에 따라 발진 주파를 변화 시키는 등의 용도에 사용한다. 역방향의 전압을 높이면 접합용량은 작아진다.
(6) 브릿지 다이오드
교류전압을 직류전압으로 바꾸기 위해 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류 (플러스와 마이너스가 교대로 변화하는 전압의 플러스 측 또는 마이너스측 중에서 어느 한 쪽만 사용한다.) 밖에 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합 하면 전파 정류를 할 수 있다. 다이오드 4개를 조합한 것이 다이오드 브리지( Diode bridge )이다.
두번째는 터널효과인데 전위장벽이 높아짐과 동시에 두전위장벽의 벽은 얇아진다고 볼수 있습니다. 이 벽이 얇아지다가 어느순간에 전자,정공이 서로 통과할수 있는 터널과 같은 구멍이 발생한다는 것이죠. 말은 그렇지만 실제 이러한 효과를 제대로 이해하려면 양자역학을 이해해야 합니다.
이러한 현상을 좀더 적극적으로 이용한것이 제너다이오드입니다.
제너다이오드는 PN접합 반도체에 불순물농도를 높여 항복현상이 잘 일어나게 만든 것입니다. 대략 5~6V 전후로 하여 애버런치효과와 터널효과로 나뉩니다.
이러한 항복현상은 단지 반도체에 있어 하나의 현상일뿐 항복현상이 일어난다고 반도체가 파손되는 것은 아닙니다. 항복 전압보다 낮추어 주면 이전처럼 똑같이 정상적인 동작을 하게 됩니다.
참고하세요.
http://blog.naver.com/josm3123/140024488033
상기 사이트는 저의블로그 입니다.
자료실이나 정보실에 가시면 더 많은 자료가 있습니다.
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The breakdown voltage of an Insulator is the minimum voltage that causes a portion of an insulator to become electricallyconductive.
The breakdown voltage of a diode is the minimum reverse voltage to make the diode conduct in reverse. Some devices (such asTRIACs) also have a forward breakdown voltage.[1]
Contents[hide] |
[edit]In Detail
[edit]Insulators
Breakdown voltage is a characteristic of an insulator that defines the maximum voltage difference that can be applied across the material before the insulator collapses and conducts. In solid insulating materials, this usually creates a weakened path within the material by creating permanent molecular or physical changes by the sudden current. Within rarefied gases found in certain types of lamps, breakdown voltage is also sometimes called the "striking voltage".[2]
The breakdown voltage of a material is not a definite value because it is a form of failure and there is a statistical probability whether the material will fail at a given voltage. When a value is given it is usually the mean breakdown voltage of a large sample. Another term is also 'withstand voltage' where the probability of failure at a given voltage is so low it is considered, when designing insulation, that the material will not fail at this voltage.[3]
Two different breakdown voltage measurements of a material are the AC and impulse breakdown voltages. The AC voltage is the line frequency of the mains (either 50 or 60 Hz depending on where you live). The impulse breakdown voltage is simulating lightning strikes, and usually uses a 1.2 microsecond rise for the wave to reach 90% amplitude then drops back down to 50% amplitude after 50 microseconds.[4]
Two technical standards governing performing these tests are ASTM D1816 and ASTM D3300 published by ASTM.[5]
[edit]Breakdown in vacuum
In standard conditions at atmospheric pressure, gas serves as an excellent insulator, requiring the application of a significant voltage before breaking down (e.g. lightning). In vacuum, this breakdown potential may decrease to an extent that two uninsulated surfaces with different potentials might induce the electrical breakdown of the surrounding gas. This has some useful applications in industry (e.g. the production of microprocessors) but in other situations may damage an apparatus, as breakdown is analogous to a short circuit.[6]
The breakdown voltage in vacuum is represented as[7][8] [9]:
![V_\mathrm{b} = \frac {Bpd}{\ln Apd - \ln[\ln(1 + \frac {1}{\gamma_\mathrm{se} })]}](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uNMGeL-gNU6IId05a7yKB_yjIldqTbvoIPUFc3T6xRhOcQoSe0LTEXOg6ULLnFHXjdidmCqe_pQk945kCVkSXdNt-X8zZHlGH29fTpWVO6L3H9NDQst_9uj2BRl8trFZR0eLloDLAlk9xNc4Gk=s0-d)
[edit]Diodes
Breakdown voltage is a parameter of a diode that defines the largest reverse voltage that can be applied without causing an exponential increase in the current in the diode. As long as the current is limited, exceeding the breakdown voltage of a diode does no harm to the diode. In fact, Zener diodes are essentially just heavily doped normal diodes that exploit the breakdown voltage of a diode to provide regulation of voltage levels.
[edit]References
- ^ Emelyanov, A.A. and Emelyanova, E.A., Abstracts of Papers, Proc. XXII ISDEIV, Matsue, 2006, vol. 1, p. 37.
- ^ J. M. Meek and J. D. Craggs, Electrical Breakdown of Gases, John Wiley & Sons, Chichester, 1978.
- ^ Relationship between Electrode Surface Roughness and Impulse Breakdown Voltage in Vacuum Gap of Cu and Cu-Cr Electrodes, Shinji Sato and Kenichi Koyama, Mitsubishi Electric Corporation, Advanced Technology R & D Center, 8-1-1 Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki-City, Hyogo 661-8661, Japan
- ^ Emelyanov, A.A., Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Fiz., 1989, no. 4, p. 103.
- ^ Kalyatskii, I.I., Kassirov, G.M., and Smirnov, G.V., Prib. Tekh. Eksp., 1974, no. 4, p. 84.
- ^ Stefanov, L.S., Tekhnika vysokikh napryazhenii (High-Voltage Engineering), Leningrad: Energiya, 1967.
- ^ G. Cuttone, C. Marchetta, L. Torrisi, G. Della Mea, A. Quaranta, V. Rigato and S. Zandolin, Surface Treatment of HV Electrodes for Superconducting Cyclotron Beam Extraction, IEEE. Trans. DEI, Vol. 4, pp. 218<223, 1997.
- ^ H. Moscicka-Grzesiak, H. Gruszka and M. Stroinski, ‘‘Influence of Electrode Curvature on Predischarge Phenomena and Electric Strength at 50 Hz of a Vacuum
- ^ R. V. Latham, High Voltage Vacuum Insulation: Basic concepts and technological practice, Academic Press, London, 1995.
- ^ Yemelyanov, A.A., Kalyatskiy, I.I., Kassirov, G.M., and Smirnov, G.V., Abstracts of Papers, Proc. VII ISDEIV, Novosibirsk, 1976, p. 130.
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